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Introdução ao Modelo Padrão(Standard Model)

2ª Aula

augusto.barroso@spf.pt

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Programa

• Os Constituintes Elementares– Leptons & Quarks

• As Interacções – Forte, Electromagnética, Fraca & Gravítica

• As Simetrias Discretas– Paridade, Conjugação de Carga e Inversão do Tempo

• Os Princípios Gerais– Teoria Quântica do Campo

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Os Constituintes Básicos

• Da Matéria

– Quarks• up• down

– Leptões• Electrão• Neutrino

• Das Interacções

– Electromagnética: Fotão

– Fraca: W+ W- Z

– Forte: 8 gluões

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Leptões & Quarks

Os leptões não têm interacção Forte

• Contudo, devido à interacção electromagnética podem formar estados ligados.

• Exemplo:

• Positrónio

Os quarks formam estados ligados devido à int. Forte

• Os estados ligados são de dois tipos:– Mesões

– Bariões

e

qq

qqq

( )ud

( )( )p uudn udd

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Estabilidade da matéria

• O Protão e o Electrão são estáveis• Os Mesões e os Leptões carregados das outras

famílias decaem em virtude da interacção fraca

• Os Bariões mais pesados também decaem por meio da Interacção fraca

ee

en pe n

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• And the spirit of God moved• upon the face of the waters.• And God said. Let there be light:• And there was light

• Joseph Haydn, “the Creation”

• Faça-se a Interacção Fraca !

epp de

Quase 3 % da energia produzida no Sol corresponde aos neutrinos.Chegam à Terra 40 mil milhões de neutrinos por cm2 e por segundo.

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Simetrias Discretas

• Paridade

x

y

z

y

z

xParidade

x

y

z

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Paridade 1• Aplicar duas vezes a paridade dá

evidentemente o estado inicial:• Isto significa que as partículas elementares

podem ter uma paridade intrínseca, +1 ou -1• Os quarks têm, por convenção, Paridade 1.• Mas então a teoria ( Eq. de Dirac) exige que os

antiquarks tenham paridade -1.• A Paridade é multiplicativa.• Protões têm P=1 mas os Piões têm P=-1.

2 1P

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Paridade 2

• Até 1956 todos os Físicos acreditavam que a Paridade era conservada.

• Por essa altura, C.N. Yang & T. D. Lee apontaram que não existia evidência experimental para que P fosse conservada pelas interacções Fracas.

• Descoberta da Madame Wu60 60

eCo Ni e

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Conjugação de Carga

• É a operação de passagem de Partícula a anti-partícula.

– Os positrões obedecem às mesmas leis do que os electrões! Os protões às mesmas leis que os antiprotões!

R R

C e e

C u u

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As Interacções Fracas Violam P, Violam C mas parecem conservar CP

Paridade

Paridade

C

As transições a vermelho não ocorrem . Só ocorrem as que estão a preto.

C

L R

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A violação de CPTudo estava tranquilo e feliz até que, em 1964, Cronin e Fitch descobriram outro problema!

0

0

K ds

K ds

0 0

0 0

1212

S

L

K K K

K K K

Dois Piões CP=+1Três Piões CP=-1

Descobriram que KL também decaía em 2 piões!!!!

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Inversão do Tempo

• As leis da Física são invariantes para a transformação de t em menos t.

• Ao nível microscópico não existe seta do tempo.• Contudo, envelhecemos e morremos!• Porquê?

• TEOREMA CPT: Todas as TQC locais, Invariantes de Lorentz e que respeitem a conexão spin estatística, são invariantes CPT.

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FIM